6-8 years Vědní oblast: Člověk a příroda / Fyzika Cílové koncepty: magnetické vlastnosti různých materiálů, intenzita magnetického pole Věkové zaměření žáků:: 6-8 letí žáci Délka trvání aktivity: 3x45 minut (135 minut) Shrnutí:: Žáci v úvodu aktivity vyjadřují svoje představy o magnetických a nemagnetických materiálech. Prostřednictvím zkoumání magnetických vlastností si rozvíjejí představu o magnetických vlastnostech materiálů, při čemž přicházejí ke znalosti, že ne všechny kovy jsou magnetické. Během těchto pokusů rovněž žáci zjistí, že ne všechny magnety jsou stejně silné. Je tedy položena výzkumná otázka, ve které žáci navrhují postup, jak by zjistili, který magnet je silnější a naopak. Na závěr rovněž zjišťují, zda je možné ovlivňovat magnetické působení prostřednictvím různých druhů překážek. Cíle: změna dětských představ o magnetických vlastnostech materiálů a objasňování (až tvorba) konceptu o magnetickém poli; způsobilosti měření jako součást komplexní způsobilosti vědecké práce. Pomůcky: sada magnetů, pravítko, sponky na spisy 100 ks balení, různé magnetické a nemagnetické předměty 10 ks (předměty by měli být každodenní potřeby, dětem známé, některé magnetické a některé nemagnetické), knihy různé tloušťky, větší množství různého papíru. Magnetismus Authors: Kristína Žoldošová The content of the present document only reflects the author s views and the European Union is not liable for any use that may be made of the information therein. This project Pri-Sci-Net has received funding from the European Union Seventh
MAGNETISMUS Plán hodiny (spolu s poznámkami pro učitele) Popis aktivity Motivace (Formulace hypotézy) Učitel rozdělí žáky do 4-5 členných skupin. Pro každou skupinu připraví 10 předmětů. Každá skupina má stejné předměty. Vybírá předměty každodenní potřeby, aby žáci neměli problém s jejich pojmenováním. Mezi předměty by měli býti magnetické a nemagnetické předměty, kovové i nekovové. Mezi kovovými by měli býti kovové magnetické i kovové nemagnetické. Učitel požádá žáky, aby si pořádně prohlédli předměty a rozdělili je na ty, o kterých si myslí, že jsou magnetické a na ty, o kterých si myslí, že jsou nemagnetické. Žáci nepoužívají magnety, ale svoje předcházející zkušenosti a vědomosti vyjadřují svoje aktuální představy o jevu. V skupině by se měli dohodnout a zapisovat svoje předpoklady do pracovního listu úloha (1). Jestliže se neshodnou, žáci si zapisují do svých vlastních pracovních listů vlastní předpoklady. Po dokončení těchto předpokladů dá učitel každé skupině k dispozici sadu magnetů (obsahuje magnety s různou intenzitou magnetického pole). A úlohou žáků je ověřit si svoje předpoklady. Následně žáci řeší úlohu (2) z pracovních listů. Zaznamenávají, jak se magnety projevovaly a porovnávají výsledky pozorování se svými předpoklady. Zakroužkují si ty předměty, které se projevovaly jinak, než předpokládali. Po ukončení verifikace učitel povzbudí žáky k tomu, aby se pokusili z pozorování vytvořit závěr, který by byl podpořen pozorováním stejně jako minulou zkušeností. Žáci řeší úlohu (3) z pracovních listů. Úloha je zaměřená na zevšeobecnění zjištění, t.j. žáci by měli třídit předměty podle materiálu a vyjadřovat se o magnetických vlastnostech materiálů a ne jednotlivých předmětů. Při tvorbě závěru učitel pomáhá jednotlivým skupinám, aby vytvořili závěr, který skutečně stojí na pozorovaných datech a má tendenci vysvětlovat pozorovaný jev. Povzbuzuje je otázkami a doporučeními: pokus se to vysvětlit; proč některé materiály byly přitahovány magnetem, při čemž vy jste předpokládali opak. Po ukončení tvorby závěrů učitel vyzve jednotlivé skupiny, aby prezentovali zjištění z úvodního pozorování. Usměrňuje je v tom, aby vždy vzpomenuli, co bylo cílem zjištění, jaké měli původní předpoklady a zda se jim všechny potvrdili, respektive, zda zjistili něco nového.
Učitelovou snahou je učit žáky reagovat na prezentované informace spolužáků, snaží se, aby prezentace byla živá, vyzdvihuje závěry, porovnává je mezi skupinami, je živým příkladem toho, jak k tématu diskutovat. Na závěr diskuse formuluje závěr: všechny nekovové předměty jsou nemagnetické, některé kovové předměty jsou magnetické a některé magnetické nejsou. Povzbudí žáky k tomu, aby zjistili z různých informačních zdrojů, které kovy jsou magnetické a které nejsou, když už to žáci nemohou zjistit empiricky. Úloha může býti zadána i jako domácí úloha. 1. hodina (45 minut) je ukončená. Následně se může učitel žáků zeptat, co jiného zjistili o magnetech, když s jejich pomocí ověřovali svoje předpoklady. Žáci mohou použít magnetické sady a zjišťovat tyto jejich vlastnosti. Žáci prezentují různé informace a učitel s nimi o nich diskutuje. Většinou si žáci všimnou i toho, že některé magnety se jeví jako silnější a jiné jako slabší. Jestliže si tohoto všimnou, učitel tuto informaci vyzdvihne, jestliže si tohoto nevšimnou, upozorní na ni formulováním výzkumné otázky: Jak bychom zjistili, který ze dvou magnetů je silnější? Bádání (Návrh a průběh experimentů, jejich pozorování) Učitel nasměruje žáky k tvorbě návrhu postupu, jak by zjistili, který ze dvou vybraných magnetů je silnější. Žáci řeší úlohu (4) z pracovních listů. Žáci mohou popsat jeden nebo i více postupů, přičemž pracují ve skupinách. Po skončení práce na návrzích je učitel požádá, aby svoje návrhy napsali na poster a aby je prezentovali před celou třídou. Postupy tak podléhají kritice a žáci je musí logicky zdůvodnit, čímž se precizují. Hlavně učitel by se měl snažit vyptávat žáků tak, aby vysvětlili svůj postup dostatečně přesně. Učitel se stává příkladem ve způsobu kladení otázek, tuto roli by si měl uvědomovat. Následně si mohou žáci svoje postupy na základě diskuse upravit a následně se pokusit je zrealizovat. Při samotně realizaci dává učitel při jednotlivých postupech důraz na kvantifikaci pozorovaného jevu, t.j. žáci by měli použít určitý způsob měření a sílu magnetu se pokusit vyjádřit určitou mírou. Po skončení realizace postupů si žáci prezentují navzájem svá zjištění. Po dobu prezentace dává učitel pozor na to, aby žáci vyjadřovali svoje závěry s ohledem na získaná data, t.j. aby argumentovali získanými daty při tvorbě závěrečných tvrzení. Následně učitel vede žáky k řešení úlohy (5) z pracovních listů. Úloha zdůrazňuje některé důležité aspekty realizace vědeckého měření, jako je například opakované měření. Úlohou žáků je měřit sílu magnetů postupem, který navrhnul učitel a porovnat výsledky získané vlastním postupem s těmi, které získali při řešení úlohy (5). Učitel vede žáky k analýze získaných dat. Končí druhá hodina (90 minut).
Evaluace (záznam výsledků) Po dobu vypracování závěrů z výzkumné činnosti učitel vede žáky k tomu, aby argumentovali naměřenými hodnotami a pozorovanými skutečnostmi získanými ve všech předcházejících úlohách. Žáci řeší úlohu (6) z pracovních listů. Učitel pomáhá žákům s tvorbou závěrů a nabádá je k identifikaci nových výzkumných otázek, které vyplývají ze získaných zkušeností po dobu výzkumu. Například: Bylo by možné zvětšit nebo zmenšit vzdálenost, ze které magnet přitáhne magnetický předmět? Pokus se vysvětlit svoji odpověď (úloha (6)). Výzkumný proces může pokračovat. Žáci zjišťují, zda je možné ovlivnit magnetické pole vkládáním různých překážek mezi magnet a magnetický předmět. Jelikož jde o novou výzkumnou otázku, stanovují si nové předpoklady a ty potom ověřují úloha (7) z pracovních listů. Po ukončení ověřování předpokladů, žáci vypracovávají závěr úloha (8). Odpovídají na otázky: Zastavila některá překážka působení magnetu na předmět? Je možné ovlivnit působení magnetu na předmět prostřednictvím překážek? Co ovlivní to, zda bude magnetický předmět přitáhnut magnetem nebo nikoliv? Žáci si zapisují nejdůležitější zjištění a diskutují o nich ve třídě se spolužáky. Učitel na závěr vytvoří všeobecný závěr, přičemž používá informace, které zjistili a prezentovali žáci. Dává tím žákům příklad ve vytváření zevšeobecněného závěru. Žáci by měli zjistit, že přitahování je ovlivněné jenom vzdáleností magnetického předmětu od magnetu a pro určitý magnet a předmět je vzdálenost stále stejná.
PRACOVNÍ LISTY Úloha (1): Rozdělte předměty do dvou skupin magnetické a nemagnetické předměty podle toho, co si o nich myslíte, kam by mohli patřit. předměty přitahované magnetem předměty nepřitahované magnetem Úloha (2): Ověřte si svoje předpoklady pomocí magnetu. Do tabulky zapište výsledky. Označte v tabulce ty předměty, které se projevovali jinak, než jste předpokládali. předměty přitahované magnetem předměty nepřitahované magnetem
Úloha (3): Vytvořte závěr z pozorování a podpořte ho získanými informacemi a předcházejícími vědomostmi. Zevšeobecněte zjištění jaké druhy materiálů jsou magnetem přitahované, které materiály přitahovány nejsou? Úloha (4): Navrhněte postup, jak byste zjistili, který ze dvou magnetů je silnější. Ověřte, zda váš návrh postupu funguje zda je možné jeho prostřednictvím měřit, který magnet je silnější.
Úloha (5): Vyberte si dva nestejně silné magnety. Použijte pravítko na měření vzdáleností, ze které magnet přitáhne předmět. Každé měření opakujte 4 krát. Výsledky měření zapište do tabulky. předmět vzdálenost magnetu a předmětu v momentě přítahu magnet 1 magnet 2 měření 1 2 3 4 1 2 3 4 sponka klíč mince Úloha (6): Který magnet je silnější. Vysvětlete, jak jste to zjistili, na základě čeho to tvrdíte. Odvolávejte se na údaje naměřené v předcházející úloze. Je možné nějakým způsobem ovlivnit vzdálenost, ze které bude magnet přitáhnut? Jestliže ano, pokuste se to vysvětlit.
Úloha (7): Přitahují magnety magnetické předměty též skrz různé druhy předmětů a materiálů? Vyjádřete svoje předpoklady a potom si je ověřte. překážka Je předmět přitahován magnetem též skrz překážku? předpoklad ověření papír ano ne ano ne kniha ano ne ano ne dveře ano ne ano ne Úloha (8): Zevšeobecněte získané výsledky. Zastavila překážka působení magnetické sily? Je možné ovlivňovat působení magnetů na předměty prostřednictvím překážek? Co ovlivňuje to, zda bude předmět k magnetu přitáhnut nebo nikoliv? Nejdůležitější zjištění zapište.